Устройство для измерения сил сцепления
Патент 877411
Авторы
Устройство для измерения сил сцепления
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сеез Советских
Сецналнетнчеснмх
Реслублик
<11877411
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 291278 (21) 2707266/18-10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет
Опубликовано 30.10.81. Бюллетень N9 40
Дата опубликования описания 30.10.81 (51)м К„З
01 N 19/04
G 01 L 1/08
ГосударствеиНый комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (5Ç) УАК 620.172. .002.56.531. . 781 (088. 8) (72) Авторы изобретения
А.М. Амельянец, Е. A . Амелина и Е. Д. Щукин
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного
Знамени государственный университет им. М.В.Ломоносова, 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ СЦЕПЛЕНИЯ
Изобретение относится к техничес» кой физике, точнее к устройствам для, измерения сил, и предназначено для исследования контактных взаимодействий конденсированных фаз.
Известно устройство для измерения сил, содержащее магнитоэлектрический преобразователь и снабженное оп-. тическим микроскопом для увеличения точности измерений путем учета реакции пружины преобразователя (1) .
Эти устройства имеют недостаточную точность и не позволяют автоматизировать измерения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения сил, содержащее электромеханический преобразователь магнитоэлектрической системы, соединенный с источником и измерителем тока, а также снабжено бесконтактным измерителем перемещения рамки преобразователя и системой управления, выполненной в виде двойного дифференциатора, последовательно соединенного со ждущим мультивибратором, и реле с импульсным управлением, при этом выход измерителя перемещения связан со входом дифференциатора, выход мультивибратора соединен. ЗО со входом запуска измерителя тока и через его переключатель режимов запуска - со входом реле, контакты которбго включены параллельно преобразователю (21.
Однако известное устройство сложно по конструкции, так как в нем отсутствует объективный контроль механических помех, необходимый при обработке результатов.
Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение достоверности измерения.
Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено источником напряжения, цифровым вольтметром, измерителем напряжения и мостовой ckeMoA в плечо которой включен преобразова тель, в одну диагональ — источник .напряжения, а в другую дифференциатор, соединенный с измерителем напряжения, при этом выход мультивибратора подключен ко входу запуска цифрового вольтметра и через его переключатель режимов запуска — к реле, при этом измерительный вход цифрового вольтметра подключен к источнику напряжения.
На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.
877411
М2= М„02 5„M g
Гр= ) 4О
I dzx
1 1 Я 2
60 м„-м
Устройство содержит контакты 1 реле, компоненты 2 моста, электромеханический преобразователь 3, дифференциатор 4, источник 5 напряжения, ждущий мультинибратор б, цифроной вольтметр 7, измеритель 8 напряжения, кнопку 9 и реле 10 с импульсным управлением.
Устройство состоит иэ включенного в плечо уравновешенного моста с компонентами 2 злектромеханического преобразователя 3 магнитоэлектрической системы, внизу подвижной рамки кото-, рого укреплен образец. Второй образец установлен на микроманипуляторе около первоГо. В диагонали моста включены источник 5 напряжения с цифровым вольтметром 7 и дифференциатор 4, соединенный с измерителем напряжения (осциллографом) 8 и ждущим мультивибратором б, выход которого через переключатель режимов запуска вольтметра 7 соединен с первым входом реле 10 с ймпульсным управлением. Со вторым входом реле 10 соединена кнопка 9, а контакты 1 реле 10 включены параллельно преобразователю 3. 25
Ус тройс тно работает следующим обра, зом, Электрический ток источника 5 проходит через рамку преобразователя 3, создавая приложенный к ней момент, ЗО величина которого пропорциональна силе тока 3
1
P+Rp 35 где U — - напряжение источника 5, измеряемое вольметром 7 н режиме с внутренним запуском;
R - сопротивление резистора 2, включенного последонательно с преобразователем 3 в плечо моста;
Rp" сопротивление рамки преобразователя 3. указанный момент уравновешивается моментами взаимодействия образцов и реакции пружины преббразователя 3.
Последний обусловлен конечным расстоянием Х между образцами в исходном положении. Под действием тока в рамке соединенный с ней образец сначала перемещается на это расстояние, деформируя пружину, а затем поджимается ко второму образцу. Сила поджима Гя on- 55 ределяется из условия равенства нулю суммы моментов, приложенных к рамке преобразователя 3, по формуле где М - момент, обусловленный дейЛп стнием тока;
М вЂ” момент реакции пружины; расстояние от оси вращения рамки до точки касания образцов, причем где k, k, — экспериментально опреде.Е ленные коэффициенты,константы.
В отсутствие контакта между образцами рамка преобразователя 3 совершает нормальные колебания, в результате чего в диагонали моста выделяется напряжение, пропорциональное электродвижущей силе индукции преобраэонателя 3, которая, в свою очередь, пропорциональна dx/dt (t-время). Это напряжение дифференцируется по времени дифференциатором 4, затем измеряется измерителем 8 и поступает на вход ждущего мультинибратора б. С учетом сказанного, величину М определяют по формуле где U2 — напряжение, измеренное вольтметром 7 во время уменьшения показаний измерителя 8 до нуля.
После измерения силы поджима, вольтметр 7 переключается в режим с внешним запуском, напряжение источни-. ка 5 уменьшается но нуля и затем меняет знак. Сила разъединения образцов Ер определяется по формчле
1 где М вЂ” момент, обусловленный действием тока.
Таким образом, для определения F нужно измерить М„ или напряжение источника 5 во время разъединения образцов.
Управление движения рамки имеет нид
1 где М . — моменты, приложенные к Рамке;
I — момент инерции рамки. ч
До разъединения образцов ЕМ,;=0 и. соответственно d х/д =О,а во время разъединения ZM =М +M 2 и d х/dt =0
1 р 2. рамка движется с уекорением. Пропорциональное d х/dt напряжение запускает 1. 2. мультивибратор б,выходной импульс с нормиронанными параметрами запускает вольтметр 7 и через его переключатель ° режимов. запуска поступает на первый вход реле 10.0но с задержкой Hà время измерения напряжения вольтметром 7
877411 М ° =М вЂ” М 0
Я. Ц
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 9604/67 Тираж 910 Подписное
Филиал ППП .Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 шунтирует контактами 1 рамку преобразователя 5, в результате чего где М - момент от индукционного то5 ка в рамке, направленный против момента, вызывающего
J ее движение.
Снятием напряжения с рамки и электрическим демпфирбванием предотвращаются механические повреждения греобразователя 3.
После считывания соответствующих напряжению в момент разъединения об разцов показаний с табло вольтметра 7, последний переключается в режим внутреннего запуска и на выходе источника 5 устанавливается равное нулю напряжение. Нажатием кнопки 9 на второй вход реле 10 подается им- 20 пульс, вызывающий размыкание контактов 1. Устройство готово к следукщему измерению.
Внешние помехи создают приложенный к рамке дополнительный момент, также 5 приводящий к появлению электродвижущей силы индукции. Пропорциональное этому моменту напряжение регистрируется. измерителем 8.
Таким образом, существование линей-Зо ных зависимостей между током в рамке преобразователя 3 и обусловленным им моментом, а также между приложенным моментом и перемещением рамки, в сочетании с экспериментальным фактом наличия нормальных колебаний рамки в отсутствие контакта образцов, позволяют упростить конструкцию устройства при сохранении параметров, путем отказа от измерителя перемещения и одного дифференциатора. Вместе с 40 тем достигается регистрация помех из» мерителем 8, служающим одновременно индикатором контакта образцов.
Устройство для измерения сил сцепления, содержащее электромеханический преобразователь магнитоэлектрического типа, подключенный парал лельно контактам реле с импульсным управлением, и соединенный с дифференциатором ждущий мультивибратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения достоверности измерения, оно снабжено источником напряжения, цифровым вольтметром, измерителем напряжения и мостовой схемой, в плечо которой включен преобразователь, в одну диагональ - источник напряжения, а в другую дифференциатор, соединенный с измерителем напряжения, при этом выход мультивибратора подклю" чен ко входу запуска цифрового вольтметра и через его переключатель режимов запуска — к рзле, при этом измерительный вход цифрового вольтметра подключен к источнику напряжения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Яминский B.Â. Взаимодействие неполярных твердых частиц в средах различной полярности. Дис. на соиск. учен. степени канд. хим. наук. М., 1976 (Ин-т физ.химии AH СССР), с. 82-90.
-2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2645732/18-10, кл. G 01 N 1199//0044, 14.07.78 (прототип).